岸边集装箱起重机用上铰点的改进分析

摘要:双铰点是实现岸桥前大梁作业、俯仰的理想构造。随着公司业务的不断发展以及实际使用情况,岸桥用双铰点也进行了一系列的改进,本文主要总结了其中上铰点的改进。

关键词:岸桥 双铰点 关节轴承 钢基铜套

岸边集装箱起重机(简称岸桥),是在码头前沿进行集装箱装卸作业的起重设备,在集装箱码头中有着广泛的应用。

双铰点是指岸桥前后大梁在两个不同高度处分别布置一个相互的铰点,根据其位置的高低,分别称为上铰点和下铰点。下铰点在岸桥大梁水平装卸作业时受力,是工作铰,此时由于上铰点有间隙所以不受力。由于前大梁经常需要仰起以安全避开船上的上层建筑等,此时大梁绕着上铰点俯仰。由于上下双铰点功能明确且维修方便,是实现前大梁作业、俯仰的理想构造,因此在公司内的各种俯仰式岸桥上得到普遍应用。

1 情况介绍

随着公司的不断发展以及实际使用情况中发现以及暴露出来的一些问题,岸桥用双铰点也进行了一系列的改进,以下主要介绍其中的上铰点的演变以及改进。

到目前为止,公司岸桥上使用的上铰点主要有以下的四种类型,以

下进行逐一分析。

1.1 整体式关节轴承

此种上铰点为整体支座,但多个项目反映基地加工制作时装配困难、岸桥实际使用后有异常响声等问题(见图1)。

1.2 剖分式关节轴承

为解决整体式支座出现的装配困难问题,公司将此种整体式上铰支座改成了剖分式,并用螺柱将上下剖分座连接起来(见图2)。

由于连接面需要安装足够的螺柱,以抵抗可能出现的上拔力,因此这种剖分式上铰点支座的耳板需要设计得足够厚,重量也就比整体式要重一些。

以上两种上铰点都是使用关节轴承。关节轴承承载能力较高,但是装配复杂,局部结构复杂,但使得可以发生相对转动的面增加到3个,难以保证不该转动的面不转。如何保证关节轴承的相对转动只能发生在内外圈球面之间,而不是在内圈与轴之间和外圈与座孔之间产生转动？这一直是个没有解决好的问题。

而且,关节轴承球面润滑不良情况下工作一段时间后,由于阻力增大,易发生轴端盖端面键槽不堪重负发生啃坏,且键槽错位、键损坏等现象,关节轴承出现不同程度的损坏。发现问题后,公司对于上铰点的加工细节、装配、注油润滑等采取了一系列的具体措施,但是仍然没

有彻底解决问题。

经反复实践及深入分析讨论,发现当两个关节轴承同时作用在一根轴时,其实它只能获得一个方向的转动自由度,这和使用滑动轴承没有区别,所以使用关节轴承其实没有必要。

从生产厂家提供的材料的结合强度及耐磨性试验来看,CSB650Z新型钢基铜套产品可以替代传统意义上的铜合金产品和钢基关节类轴承,而且滑动轴承能充分释放对轴的转动约束,以彻底解除用轴端盖及端面键对关节轴承的强制转动,让轴在钢基铜套中自由转动。而且这种新型钢基铜套产品一次性加油在使用过程中即使不加油也能发挥其优越的耐磨性能和较低的磨擦系数。

另外,上述两种铰点的支座和大梁结构都是通过螺栓在箱梁内连接,为了安装螺栓,实际制作时,需要在箱体上开工艺孔,以方便螺栓的安装,安装完毕后再将工艺孔封闭,给制造带来了不便。

1.3 剖分式钢基铜套

基于以上分析,为简化传力方式并结合新型钢基铜套产品的特性,用钢基铜套代替关节轴承,以及一些相应的修改,形成了剖分式钢基铜套上铰点(见图3)。

这种剖分式钢基铜套上铰点的特点如下:

(1)上铰点采用钢基铜套:即在钢套内表面通过离心浇铸高强度铜

合金并镶嵌固体润滑剂;轴与钢基铜套之间采用较松的间隙配合,保证轴在钢基铜套内灵活转动;外圈与轴承座为较紧配合并利用剖分面适当压紧,防止钢基铜套与支座内孔之间发生转动;

(2)钢基铜套内有螺旋形油槽,用锂基油脂从轴中心油孔给铜套内表面加润滑油;

(3)上铰点的支座为剖分式,且剖分面为水平,方便制造装配、维修及更换轴套;

上剖分面有止口承受可能的轴向力,上下剖分座(半轴承座)之间采用螺柱连接,并用套环抱箍参与承受上拔力;

(4)上铰座的含油尼龙抗磨块用于大梁轴向定位;同时减轻大梁仰p经过一段时间的使用后,剖分式钢基铜套上铰点在制作安装中的确有一定的优势。当时为了改善操作条件、提高装配工效,上铰点支座与后大梁连接的高强螺栓,由直接梁内连接改为梁外支座连接。为了满足这一要求,后大梁结构上需要伸出一个凸台,后大梁上铰支坐结构因此变得比以往复杂,而且陆续有桥吊发现此处开裂的现象。

为了解决这一问题,结合以往关节轴承式以及剖分式钢基铜套铰点的优缺点,对剖分式钢基铜套进行了改进,形成了整体式钢基铜套上铰点。

整体式钢基铜套上铰点相对于剖分式钢基铜套上铰点,有如下几

个改进之处:

(1)上铰点支座的法兰螺栓改为箱梁内连接,上铰点支座通过特制的与高强度螺栓匹配的垫板与后大梁连接,解决了空间狭小,不易操作的问题,使高强螺栓的安装更加容易,同样起到了改善操作条件、提高装配工效的作用;

(2)上铰点支座的法兰螺栓改为箱梁内连接,简化了后大梁结构设计,避免剖分式钢基铜套上铰点出现的开裂现象;

(3)将钢基铜套端部增加了一个凸台,使得上铰点的安装和拆卸更加便捷;

(4)上铰支座由剖分式改为不剖分式,可直接同轴镗孔,简化了制作工艺;

(5)上铰支座由剖分式改为不剖分式,因此可以取消剖分面的螺柱,在满足承载力的要求下,对支座进行了优化设计;

(6)这种铰点比剖分式钢基铜套同系列铰点的总重量减轻了近25％。

这种整体式钢基铜套铰点中的一种规格的铰点,制造时经过严密跟踪,并根据制作时反馈的信息及时修正细部方案,自从2010年成功应用于国内某码头以来,后续项目都陆续采用了这种铰点,目前运行情况良好。

2 结语

由于双铰点是岸桥中的重要组成部分,通过对双铰点进行不断优化,改进后的方案既能满足岸桥的性能要求,而且可以减少材料消耗,降低制造成本,具有一定的经济价值,在工程应用中也有一定的参考意义。

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